九年级物理上册如何提高机械效率5沪粤版.doc

如何提高机械效率
学习目标
１． 能正确区分使用机械时的有用功、额外功和总功；理解什么是机械效率。
２． 了解机械效率的计算公式，会计算机械效率，会测量机械效率。
３． 了解提高机械效率的意义和方法。

重难点突破
例１．关于机械效率，下列说法中正确的是（　　　）
Ａ．做的功越多，机械效率越大
Ｂ．功率越大，机械效率也越大
Ｃ．实际生产中，使用机械比不使用机械做功的效率高
Ｄ．无论采取何种手段，使用简单机械时机械效率不会达到100％
【解答】正确答案选D
分析：机械效率是指使用机械做功时，有用功占总功的比例。做的功多，并不代表有用占的比例大，机械效率不一定大，所以A错误；功率大，说明做功快，有用占的比例大也不一定大，就像你做作业快并不代表准确率高一样！因此B也不正确；使用机械时，由于不可避免的要做些无用功，使得有用功总要小于总功，机械效率一定要小于100％，Ｄ正确；当我们不使用机械而直接用手做功时，不需克服机械重及机械内部摩擦等做额外功，做的有用功等于总功，效率当然比使用机械时高，故Ｃ也是错误的。
【点评】理解机械效率时应注意三点：（１）机械效率是指使用机械做功时，有用功占总功的比例。机械效率由有用功和总功两个因素决定，在分析机械效率的高低时，不能只看一个因素，要全面地进行分析。（２）机械效率高指机械做的总功中，有价值的占的比例大，与做功快慢没有联系。（３）使用机械做功时，不可避免的要克服机械重和机械内部摩擦等做额外功，机械效率总要小于100％。当机械重和机械内部摩擦不计时，机械效率等于100％，这是理想情况。

例２．如图12-3-1为测量滑轮组机械效率的实验装置，钩码总重6N。
（１）实验时要竖直向上 拉动弹簧测力计，由图可知拉力大小为 N，若钩码上升的高度为8cm,则弹簧测力计向上移动 cm,该滑轮组的机械效率为 。
（２）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将 。（选填：“增大”、“减小”或“不变”），这是因为
。
（３）为了进一步研究影响机械效率的其他因素，请简单叙述接下来的做法：
。
【解答】（１）实验时要竖直向上匀速拉动弹簧测力计；由图可知拉力大小为2.4Ｎ；根据ｓ＝ｎｈ可得ｓ＝３×8cm＝24cm，机械效率η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝Ｇｈ／Ｆｓ＝（６Ｎ×８ｃｍ）／（2.4Ｎ×24ｃｍ）≈83.3﹪。
（２）若仅增加钩码的个数，该滑轮组有机械效率将增大，这是因为做相同的额外功时，有用功增多，有用功占总功的比例增大。
（３）滑轮组的机械效率还与动滑轮的重（滑轮个数）有关，要研究这一问题，应另　取一个动滑轮重（个数）不同的滑轮组，让其提升相同的重物，测出机械效率进行对照，如果机械效率不同，说明机械效率与动滑轮重有关。因此接下来的做法是另取一个动滑轮重（个数）不同的滑轮组，让其提升相同的重物，测出机械效率，然后进行对照分析。
【点评】测算滑轮组的机械效率应掌握如下几点：（１）测量原理是根据机械效率的公式η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝Ｇｈ／Ｆｓ（滑轮组竖直使用情况），测量工具是弹簧测力计和刻度尺；（２）通过比较滑轮组在不同使用条件下的机械效率，可以知道影响滑轮组机械效率的两个主要因素是重物的重和动滑轮的重。

例３．用图12-3-2所示的滑轮组将重Ｇ＝12Ｎ的物体匀速提升20cm，所用的拉力Ｆ＝５Ｎ。求：
（１）所做的有用功；
（２）此时滑轮组的机械效率；
（３）当改为提升22N的重物时，该滑轮组的机械效率（忽略摩擦阻力）。
【解答】（１）使用此滑轮组的目的是提升重物，因此克服重物重做的功是有用功。Ｗ有用＝Ｇｈ＝12Ｎ×0.2m＝2.4Ｊ。
（２）绳子自由端移动的距离为Ｓ＝ｎｈ＝３×20ｃｍ＝0.6m，
Ｗ总＝ＦＳ＝５Ｎ×0.6m＝３Ｊ，
所以η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝2.4Ｊ／３Ｊ＝80℅
（３） 设动滑轮重为Ｇ∕，当Ｇ＝12Ｎ时，Ｆ＝５Ｎ，由于摩擦不计，有：
Ｆ＝（Ｇ＋Ｇ∕）／ｎ，代入数据可求得Ｇ∕＝３Ｎ。
当Ｇ＝22Ｎ时，由于摩擦不计，克服动滑轮重做的功是额外功，Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额外＝Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ，因此：η＝Ｗ有用/Ｗ额外＝Ｇｈ／（Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ）＝80℅。
【点评】求滑轮组的机械效率时，一定要分清哪是有用功、额外功和总功。有用功通常有两种情况：当滑轮组竖直提升重物时，Ｗ有用＝Ｇｈ；当用滑轮组水平拉动重物时，Ｗ有用＝ｆｓ（ｆ是物体受到的摩擦力）。额外功一般是指克服机械重和机械内部摩擦做的功，当滑轮组竖直提升重物、摩擦不计时，Ｗ额外＝Ｇ∕ｈ；总功Ｗ总＝Ｗ有用＋Ｗ额外＝ＦＳ，当滑轮组竖直提升重物、摩擦不计时，Ｗ总＝Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ。
在第（３）题中，当重物改变时，拉力大小和机械效率都发生了改变，用常用公式η＝Ｇｈ／Ｆｓ不能直接求出，可先根据Ｆ＝（Ｇ＋Ｇ∕）／ｎ（摩擦不计）求出拉力Ｆ，再代入求解；也可根据η＝Ｇｈ／（Ｇｈ＋Ｇ∕ｈ）直接求解。